超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路制造技术

公开了一种超音频模式控制电路以及应用其的开关型变换器，通过在轻载或空载模式下按照预定频率强制控制开关型变换器的整流开关导通，同时根据补偿信号和开关型变换器的占空比来控制整流开关的导通时间，可以使得开关型变换器在轻载或空载模式避免出现音频噪声并在较大的参数范围内均能正常工作，实现了超音频模式下整流开关的导通时间随误差信号以及占空比的连续可调，可以保证极宽占空比下的输出电压的准确及稳定。

Ultra audio mode control circuit, switching converter and control circuit thereof

Disclosed is a super audio mode control circuit and its application of switching converter, the light load or no-load mode according to the predetermined frequency rectifier switch forced control switch converter is conducted, and according to the compensation signal and switch type converter duty cycle to control the whole flow switch on time, can the switch type converter under light load or no-load mode to avoid the audio noise and in larger parameter range can work to achieve the ultra audio mode rectifier switch time error signal and the duty ratio can be adjusted continuously, can guarantee the wide duty ratio of the output voltage of the accurate and stable.

【技术实现步骤摘要】
超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路
本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及一种超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路，其中，所述控制电路适于在轻载或空载模式下控制所述开关型变换器的功率级电路。
技术介绍
便携式设备对轻载的效率具有很高的要求。同步降压拓扑(BUCK)的开关型变换器在电感电流过零时会关断功率管，从而减少功率管的开关频率，降低功率管的开关损耗，进而提高了整个电路系统的效率。而存在的问题是，在轻载或空载模式下，如果开关频率低于20kHz，就会产生音频噪声，这对便携式设备来说是不能接受的。在提高轻载效率的同时为避免音频噪声，通常会设计一种介于传统的轻载高效模式和强制连续模式之间的休眠工作模式。所谓的超音频模式，是指降压变换器轻载运行时，控制功率开关和整流开关的开关频率始终在20kHz之上，以防止音频噪声的出现。现有技术中为了避免在超音频模式工作过程中输出电压失调，在上管开通之前往往先强制下管开通一段时间，在下管开通的时间内将输出电容上多余的电荷释放，通过控制下管开通时间的长短就能使输出电容上的电荷达到平衡，从而保证输出电压的准确及稳定。因此，强制下管开通时间的控制方法直接关系到了超音频模式工作时输出电压的精度及其稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路，以在轻载或空载模式下控制所述开关型变换器的功率级电路，在避免出现音频噪声的同时，增强开关型变换器的适应性。第一方面，提供一种超音频模式控制电路，适于在轻载或空载模式下控制开关型变换器，所述超音频模式控制电路包括：定时电路，被配置为输出具有预定频率的时钟脉冲；强制导通信号生成电路，被配置为根据时钟脉冲输出强制导通信号，所述强制导通信号用于驱动所述开关型变换器的整流开关导通；以及，强制关断信号生成电路，被配置为由所述强制导通信号触发并根据补偿信号和所述开关型变换器的占空比生成强制关断信号以控制所述开关型变换器的整流开关的导通时间。优选地，所述强制导通信号生成电路被配置为根据所述强制关断信号复位。优选地，所述强制关断信号生成电路包括：斜坡信号生成电路，被配置为在强制导通信号切换为有效后输出斜率随所述补偿信号变化的斜坡信号；基准信号生成电路，被配置为生成随开关型变换器的占空比变化的基准信号；比较器，用于根据所述斜坡信号和所述基准信号生成所述强制关断信号或与所述强制关断信号对应的信号。优选地，所述基准信号生成电路在占空比上升时拉低所述基准信号，在占空比下降时拉高所述基准信号。优选地，所述基准信号生成电路根据表征开关型变换器的输入电压和输出电压差值或比值的信号生成所述基准信号。优选地，所述表征开关型变换器的输入电压和输出电压差值的信号由受控电流源生成。优选地，所述基准信号生成电路包括：第一受控电流源，连接在电源端和基准信号输出端之间，输出随输入电压采样信号变化的电流；第二受控电流源，连接在所述基准信号输出端和接地端之间，输出随输出电压采样信号变化的电流；第一电阻和电压源，串联连接在所述基准信号输出端和接地端之间。优选地，所述基准信号生成电路还包括：第一二极管，与所述第一受控电流源并联；第二二极管，与所述第二受控电流源并联。优选地，所述输出电压采样信号由输入电压控制的电流源在开关型变换器的功率开关导通期间得到的电流经由电阻转换为电压再经过CRC滤波产生。优选地，所述斜坡信号生成电路生成的斜坡信号的斜率随补偿信号的幅值增大而减小。优选地，所述斜坡信号生成电路包括：第一电流源，连接在电源端和斜坡信号输出端之间；第一电容，连接在所述斜坡信号输出端和接地端之间；第一开关，与所述第一电容并联，根据所述强制导通信号导通或关断；第三受控电流源，与所述第一电容并联，生成与补偿信号幅值成正比的电流。优选地，所述强制导通信号生成电路包括：RS触发器，置位端输入所述时钟脉冲，复位端输入所述强制关断信号。第二方面，提供一种开关变换器的控制电路，包括：控制环路，适于根据开关型变换器的功率级电路的反馈参数输出置位信号和复位信号，所述置位信号和所述复位信号分别用于驱动所述开关型变换器的功率开关和整流开关切换；如上所述的超音频模式控制电路；以及，逻辑驱动电路，用于根据所述置位信号、复位信号以及所述超音频模式控制电路输出的强制导通信号和强制关断信号控制所述开关型变换器的功率开关和整流开关切换。第三方面，提供一种开关型变换器，包括：功率级电路；以及，如上所述的开关变换器的控制电路。通过在轻载或空载模式下按照预定频率强制控制开关型变换器的整流开关导通，并根据补偿信号和开关型变换器的占空比来控制整流开关的导通时间，可以使得开关型变换器在轻载或空载模式避免出现音频噪声并在较大的参数范围内均能正常工作，从而实现了在宽输出或宽输入，也即宽占空比应用中输出电压能够保持稳定及准确。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的开关型变换器的电路图；图2是一个对比例的超音频模式控制电路的电路图；图3是应用上述对比例的控制电路的开关型变换器的工作波形图；图4是本专利技术实施例的超音频模式控制电路的电路图；图5是本专利技术实施例的开关型变换器的工作波形图；图6是本专利技术实施例的开关型变换器的另一个工作波形图；图7是本专利技术实施例的开关型变换器的又一个工作波形图；具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。图1是本专利技术实施例的开关型变换器的电路图。如图1所示，所述开关型变换器包括采用降压型拓扑的功率级电路1和控制电路2。其中，功率级电路包括功率开关M1、整流开关M2、电感L以及输出电容Cout。功率开关M1连接在输入端Vin和中间端LX之间，整流开关M2连接在中间端LX和接地端之间。电感L连接在中间端LX和功率级电路的输出端o之间。输出电容Cout连接在输出端o和接地端之间。控制电路2中包括控制环路21以及用于在轻载或空载模式下控制所述功率级电路1的超音频模式控制电路22。在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超音频模式控制电路，适于在轻载或空载模式下控制开关型变换器，所述超音频模式控制电路包括：定时电路，被配置为输出具有预定频率的时钟脉冲；强制导通信号生成电路，被配置为根据时钟脉冲输出强制导通信号，所述强制导通信号用于驱动所述开关型变换器的整流开关导通；以及，强制关断信号生成电路，被配置为由所述强制导通信号触发并根据补偿信号和所述开关型变换器的占空比生成强制关断信号以控制所述开关型变换器的整流开关的导通时间。

【技术特征摘要】
1.一种超音频模式控制电路，适于在轻载或空载模式下控制开关型变换器，所述超音频模式控制电路包括：定时电路，被配置为输出具有预定频率的时钟脉冲；强制导通信号生成电路，被配置为根据时钟脉冲输出强制导通信号，所述强制导通信号用于驱动所述开关型变换器的整流开关导通；以及，强制关断信号生成电路，被配置为由所述强制导通信号触发并根据补偿信号和所述开关型变换器的占空比生成强制关断信号以控制所述开关型变换器的整流开关的导通时间。2.根据权利要求1所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述强制导通信号生成电路被配置为根据所述强制关断信号复位。3.根据权利要求1所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述强制关断信号生成电路包括：斜坡信号生成电路，被配置为在强制导通信号切换为有效后输出斜率随所述补偿信号变化的斜坡信号；基准信号生成电路，被配置为生成随开关型变换器的占空比变化的基准信号；比较器，用于根据所述斜坡信号和所述基准信号生成所述强制关断信号或与所述强制关断信号对应的信号。4.根据权利要求3所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述基准信号生成电路在占空比上升时拉低所述基准信号，在占空比下降时拉高所述基准信号。5.根据权利要求4所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述基准信号生成电路根据表征开关型变换器的输入电压和输出电压差值或比值的信号生成所述基准信号。6.根据权利要求5所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述表征开关型变换器的输入电压和输出电压差值的信号由受控电流源生成。7.根据权利要求6所述的超音频模式控制电路，其特征在于，所述基准信号生成电路包括：第一受控电流源，连接在电源端和基准信号输出端之间，输出随输入电压采样信号变化的电流；第二受控电流源，连接在所述基准信号输出端和接地端之间，输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国旺，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33